3D-Druck in der Medizin: Südkoreanische Forscher entwickeln medizinische Implantate aus Seidenproteinen

 20. Oktober 2016  Susann Heinze-Wallmeyer  

Die südkoreanische Rural Development Administration (RDA) hat gemeinsam mit der Universität von Hallym ein neues 3D-Druck-System angekündigt, welches Seidenproteine als 3D-Druck-Material einsetzt. Dieses Drucksystem soll für die Herstellung medizinischer Implantate eingesetzt werden und die Kosten der Herstellung um bis zu 50% reduzieren.

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Rural Development Administration (RDA) Logo.Seide ist eine natürliche Proteinfaser, die Tiere für die Bildung von Kokons nutzen. Schon vor mehreren Jahrhunderten wurde Seide für die Herstellung von Bekleidungsstücken verwendet, bekanntester Handelsweg war die sogenannte „Seidenstraße“, welche von China respektive Ostasien unter anderem bis ans Mittelmeer führte.

Seide als Bioprinting-Material

3D-Drucker
Mit Hilfe des 3D-Druck-Verfahrens werden aus Seidenproteinen medizinische Implantate hergestellt. (Bild: ©3ders.org)

Seit einiger Zeit forschen die Wissenschaftler vom RDA und die Hallym Universität über die Möglichkeiten des Einsatzes der Seide als Bioprinting-Material. Das Seidenprotein besteht zu 75 Prozent aus Fibroin. Dieses Protein wird häufig dazu eingesetzt, medizinische Geräte biokompatibel, also für den Menschen verträglich zu machen. Die Gefahr von Abstoßungsreaktionen und Entzündungen ist somit deutlich geringer. Deshalb entschieden sich die Forscher zur Entwicklung eines 3D-Druck-Materials auf Seidenbasis, welches bei der additiven Fertigung von Implantaten wie beispielsweise Platten, Schrauben und Clips zum Einsatz kommen soll.

Durch eine Optimierung der Druck- und Düsenkonfiguration für das 3D-Bioprinting war es den Forschern möglich, ein funktionsfähiges Seidendrucksystem für medizinische Geräte zu entwickeln, wie „The Korea Bizwire“ berichtet.

Seidenspinnerrraupe mit Kokons.
Seidenspinnerrraupe mit Kokons. (Bild: © 3dprint.com)

Kostenersparnis

Bisher werden Implantate meist aus rostfreiem Stahl oder Titanlegierungen hergestellt, müssen aber dann, wenn die Fraktur verheilt ist, wieder entfernt werden. Das 3D-bedruckte Seidenprotein kann hingegen im Körper verbleiben, da es biologisch abbaubar ist. Dadurch wird dem Patienten eine zweite Operation erspart.

Verschiedene Implantate aus einem 3D-Drucker
Mittels 3D-Druck hergestellte Implantate aus Seidenproteinen. (Bild: © 3ders.org)

Zudem sind die Seidenprotein-Implantate kostengünstiger herzustellen als Implantate aus Metall. Während die Produktionskosten für Implantate aus Metall von den RDA-Mitarbeitern mit ungefähr 268 US-Dollar beziffert werden, liegen sie bei den Seidenprotein-Implantaten bei etwa 134 US-Dollar.

Vorteilhaft sei ebenfalls, dass diese Implantate direkt an den jeweiligen Patienten und dessen Verletzung angepasst werden können. Gekrümmte Implantate können beispielsweise im Bereich des Schädels oder der Wangen eingepflanzt werden. Auch in Zukunft wird die RDA in die Erforschung des 3D-Drucks investieren und das hier vorgestellte Seidenprotein-3D-Druck-Verfahren kommerzialisieren.

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